Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка программного комплекса для расчета процессов формоизменения профилей на роликовых профилегибочных станках с ЧПУ Белых Сергей Викторович

Разработка программного комплекса для расчета процессов формоизменения профилей на роликовых профилегибочных станках с ЧПУ
<
Разработка программного комплекса для расчета процессов формоизменения профилей на роликовых профилегибочных станках с ЧПУ Разработка программного комплекса для расчета процессов формоизменения профилей на роликовых профилегибочных станках с ЧПУ Разработка программного комплекса для расчета процессов формоизменения профилей на роликовых профилегибочных станках с ЧПУ Разработка программного комплекса для расчета процессов формоизменения профилей на роликовых профилегибочных станках с ЧПУ Разработка программного комплекса для расчета процессов формоизменения профилей на роликовых профилегибочных станках с ЧПУ Разработка программного комплекса для расчета процессов формоизменения профилей на роликовых профилегибочных станках с ЧПУ Разработка программного комплекса для расчета процессов формоизменения профилей на роликовых профилегибочных станках с ЧПУ Разработка программного комплекса для расчета процессов формоизменения профилей на роликовых профилегибочных станках с ЧПУ Разработка программного комплекса для расчета процессов формоизменения профилей на роликовых профилегибочных станках с ЧПУ
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Белых Сергей Викторович. Разработка программного комплекса для расчета процессов формоизменения профилей на роликовых профилегибочных станках с ЧПУ : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.18 : Комсомольск-на-Амуре, 2004 150 c. РГБ ОД, 61:04-5/3835

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Состояние вопроса и постановка задач диссертаци

1.1 Способы деформирования профильных заготовок 11

1.2 Технологический процесс изготовления деталей на станке ГМС-1 14

1.3 Аналитическое выражение зависимости между напряжениями и деформациями 21

1.4 Пластический изгиб толстых заготовок с учетом сдвигов сечений от поперечных сил 28

1.5 Расчет величины пружинения при гибке профилей 33

1.6 Постановка задач диссертации 36

ГЛАВА 2. Описание программно-методического комплекса

2.1 Общее описание программного комплекса 38

2.2 Описание подсистемы построения геометрической модели профиля... 46

2.3 Описание подсистемы моделирования ТП деформирования профильной заготовки 56

2.4 Описание подсистемы автоматизированного программирования станка ГМС-1 58

ГЛАВА 3. Моделирование процесса изготовления детали в роликовом профилегибочном станке гмс -1

3.1 Обработка экспериментальных данных 60

3.2 Расчет величины остаточных кривизн при гибке профилей 70

3.3 Математическая модель процесса деформирования 72

3.4 Сравнение расчетных данных с экспериментальными 96

ГЛАВА 4. Подсистемы автоматизированного программирования операций изготовление детали на станке гмс-1 и корректированияуп

4.1 Описание системы автоматизированного программирования станка ГМС -1 99

4.2 Структура управляющей программы 105

4.3 Корректировка УП по результатам изготовления первой детали 111

ГЛАВА 5. Методическое обеспечение программного комплекса

5.1 Структура и работа программы подготовки данных для расчета УП для ЧПУ станка ГМС-1 120

5.2 Структура и работа программы основного модуля расчета и формирования УП. 130

Основные результаты и выводы 140

Список литературы 142

Введение к работе

Профили представляют собой наиболее многочисленную по номенклатуре, количеству и трудоемкости изготовления группу деталей самолета. В конструкциях средних самолетов. общая длина деталей из профилей достигает 15 км при номенклатуре деталей 12000-15000 шт. Из прессованных и гнутых профилей делают стрингеры, пояса нервюр и лонжеронов, уголки жесткости нервюр, стенок, перегородок и шпангоутов и различные фитинги. По способу получения заготовок профили делятся на две группы а) прессованные и б) гнутые из листа.

По технологическим признакам, в основу которых положены трудоемкость и техническая сложность операций по изготовлению деталей и группы оборудования для осуществления техпроцессов, детали из профилей можно разбить на семь технологических групп (рис. 1):

а) прямые;

б) небольшой кривизны (типа стрингеров, поясов, лонжеронов);

в) детали большой кривизны (типа шпангоутов) с углом изгиба до 180;

г) то же с углом изгиба до 360;

д) знакопеременной кривизны;

е) с местными изгибами по малым радиусам;

ж) короткие, из профилей, получаемые в штампах.

Основную массу деталей из профилей (70—75%) составляют детали технологических групп а и да;. Детали группы б составляют 12—15% общего числа деталей из профилей. На долю групп виг падает 10—12%.

Гибка — наиболее сложная и трудоемкая операция технологического процесса изготовления деталей из профилей. Трудности, возникающие при гибке профилей, объясняются двумя их особенностями:

L наличием вертикальных полок, предельно нагружаемых и деформируемых из-за значительных расстояний от нейтральной оси

изгибаемого сечения (предохранение этих полок от потери устойчивости — одна из основных трудностей процесса); 2. несовпадением плоскости изгиба с главными осями инерции сечения, что вызывает косой изгиб и связанное с ним закручивание изогнутой детали.

Рис. 1. Технологическая классификация деталей из профилей:

апрямые детали; бдетали небольшой кривизны (типа стрингеров); вдетали большой

кривизны (типа шпангоутов) с углом изгиба до 180; гдетали большой кривизны (типа

шпангоутов) с углом изгиба до 360; ддетали знакопеременной кривизны; едетали с

местными изгибами по малым радиусам; жкороткие детали со сложным контуром,

имеющие большой коэффициент повторяемости на машине

На сегодняшний день наибольшую сложность в изготовлении представляют длинномерные детали малой кривизны из прессованных

профилей. Если для гибки коротких профилей на производстве широко
применяются штампы, а для получения длинномерных деталей; большой
кривизны отработанна технология гибки на станках типа; ПГР, то
длинномерные детали малой кривизны из прессованных профилей
изготавливаются вручную с использованием труда

высококвалифицированных рабочих, применяя для каждой номенклатуры деталей специализированную оснастку. Отсутствие в отрасли специального оборудования, позволяющего изготавливать подобные детали, сильно усложняет процесс подготовки производства, приводит к увеличению сроков изготовления деталей.и в итоге неблагоприятно сказывается на стоимости производимых деталей и, соответственно, всего изделии в целом.

Таким образом, проблема повышения производительности труда и улучшения качества проектирования технологических процессов заготовительно-штамповочного производства на этапе его технологической подготовки является весьма актуальной.

Для решения сложившихся проблем необходима разработка и внедрение на производстве автоматизированных систем, целью создания которых является повышение качества и технико-экономического уровня проектируемых объектов путем использования методов оптимизации и многовариантного проектирования, применением- эффективных, адекватно отражающих существенные особенности проектируемых объектов [15]. Следовательно, основой любой автоматизированной системы; является математическая модель, адекватно отражающих существенные особенности проектируемых объектов.

Научной основой для расчета технологических процессов заготовительно-штамповочного производства является теория пластичности и ее приложения. Основные положения расчета процессов холодной штамповки разработаны Е.И. Исаченковым, М.И. Лысовым, М.Н. Горбуновым, Е.А. Поповым, М.В. Сторожевым, А.Д. Томленовым и другими

российскими и зарубежными ученными. Дальнейшему совершенствованию этих методов расчета, исследованию конкретных технологических процессов и применению численных методов для решения задач пластического деформирования посвящены труды СИ. Вдовина, И.М. Закирова, В.И.. Ершова, В.Ф. Каткова, М.Ф. Каширина, М.Ю. Одинокова, О.В. Попова, А.С. Чумадина и др.

Большой интерес представляет создание таких математических моделей технологических процессов, которые позволяют определить не только напряженно-деформированное состояние, но и основные геометрические характеристики получаемых деталей с учетом пружинения.

Решение этих задач требует разработки новых математических моделей и освоения численных методов их решения: Создание обобщенной методики расчета технологических. процессов заготовительно-штам побочного; производства авиационной промышленности дает возможность создания эффективных автоматизированных систем технологической подготовки производства.

Целью работы является разработка математической модели работы
станка, позволяющей произвести расчет параметров настройки станка ГМС-1
на основе данных по геометрическим и физико-механическим
характеристикам детали. Создание на основе разработанной математической
модели программно-методического комплекса, позволяющего

автоматизировать процесс изготовления деталей заданной кривизны из металлических профилей методом гибки-прокатки в роликах, включая автоматизированное программирование станка ГМС-1 с учетом упругого восстановления материала после снятия активной нагрузки.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1.. Разработана математическая модель не используемой ранее на производстве схемы деформирования профильных заготовок в роликах методом гибки прокаткой с учетом влияния сдвиговых деформаций;

  1. Разработана методика расчета параметров настройки станка ГМС-Гв зависимости от геометрических и физико-механических характеристик материала, с учетом упругого восстановления материала после снятия активной нагрузки;

  2. Разработана автоматизированная система программирования станка ГМС-1, позволяющая осуществлять корректировку управляющей на основе данных, полученных после изготовления первой детали партии.

Практическая ценность работы. Разработанный программно-методический комплекс позволяет:

  1. Выполнить расчет параметров технологического процесса гибки металлического профиля с учетом пружинения материала: после деформирования;

  2. В автоматическом режиме выполнить программирование операции гибки для ЧПУ станка ГМС-1;

  3. Провести корректировку существующей управляющей программы по итогам изготовления первой детали.

Внедрение станка ГМС-1 позволит изготавливать длинномерные профильные детали с переменной по длине кривизной за одну установку заготовки в автоматическом режиме под управлением ЧПУ, сократить трудоемкость гибочных и доводочных работ на 60 — 70 %, повысить качество деталей и резко улучшить качество труда рабочих. Кроме того, благодаря внедрению на производстве аналитических методов задания обвода летательного аппарата, автоматизации расчета и записи: программ для оборудования; с ЧПУ, внедрению КИМ \ для контроля деталей, становится возможным переход к независимому принципу образования форм и размеров сопрягаемых элементов конструкции, в данном случае сложных профильных деталей.

Реализация результатов работы. Представленная работа выполнялась в рамках хоздоговорной научно-исследовательской работы; "Разработка

программно-методического комплекса для расчета процессов формообразования профилей и формирования управляющих программ для роликового профилегибочного станка ГМС-1". Результаты работы планируется внедрить на базе штампо-заготовителъного производства ОАО "КнААПО" во второй половине 2004 г.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях:

  1. "30 научно-техническая конференция студентов и аспирантов" Комсомольск-на-Амуре 2002 г.

  2. "31 научно-техническая конференция студентов и аспирантов" Комсомольск-на-Амуре 2003 г.

3. "Роль науки, новой техники и технологий в экономическом развитии
регионов" Хабаровск 2003 г.

  1. "Фундаментальные и прикладные вопросы механики" Хабаровск 2003 г.

  2. "VI краевой конкурс-конференция молодых учены и аспирантов" Хабаровск 2004 г.

6. XX научно-технической конференции ОАО "КнААПО"
Комсомольск-на-Амуре 2004 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано семь печатных работ, зарегистрировано два программных продукта и подготовлено четыре научно-технических отчета.

Работа состоит из четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложения.

В первой главе рассмотрены основные технологические способы изготовления деталей из прессованных профилей, в том числе существующие виды роликовых станков, дано описание плюсов и минусов использования того или иного вида оборудования. Приведена схема

конструкции станка ГМС-1 и дано описание принципов деформирования заготовки. Рассмотрены имеющиеся наработки в данной области знания. На основании проведенного анализа и в соответствии с поставленной целью диссертации выделены задачи, требующие решения в рамках данной работы.

Во второй главе приводится общее описание программного комплекса, предназначенного для расчета и формирования управляющей программы (УП) для числового программного управления (ЧПУ) роликового профилегибочного станка ГМС-1, и интеграция его в производство.. Рассмотрены объем и вид входной информации, необходимой для расчета элементов УП. Дано общее описание внутренних информационных потоков.

В третьей главе изложены результаты проведения ряда экспериментов по деформированию профильных заготовок на экспериментальном макете станка. Дано описание решения некоторых конкретных задач, используемых в математических моделях работы станка. Приведено описание двух математических моделей расчета процессов деформирования профильной заготовки, разработанных для данного станка, сделаны выводы о границах применения разработанных моделей, а также плюсы и минусы каждой из них.

В четвертой главе дано описание подсистем автоматизированного программирования операций изготовление детали на станке ГМС-1 и корректирования УП. Рассмотрена поэтапная, обработка данных обеспечивающая получение УП для ЧПУ станка, а также изложена структура УП и используемые в ней обозначения. Описана методика корректирования УП по итогам изготовления первой детали, разработанная для предложенной схемы деформирования.

В пятой* главе приведено о писание созданных, программ и методического обеспечения программного комплекса. Изложен принцип работы с разработанными программами.

Пластический изгиб толстых заготовок с учетом сдвигов сечений от поперечных сил

Рассмотрим пластический изгиб консольной балки, к свободному концу которой приложена поперечная сила Q. Момент от этой силы вызывает неоднородную по высоте сечения осевую деформацию волокон, сопровождающуюся поворотом поперечных сечений относительно нейтральной линии и искривлением последней. Кроме того, перерезывающая сила; вызывает взаимные сдвиги поперечных сечений, что также сопровождается искривлением оси деформируемого элемента. В большинстве случаев влиянием на изгиб сдвиговых деформаций; пренебрегают вследствие их относительной малости по сравнению с изгибом от момента. Это допущение не вызывает большой погрешности при малом отношении высоты к длине изгибаемого элемента. Однако при больших отношениях ЪЛ составляющая изгиба от сдвиговых деформаций может превалировать над составляющей от момента и лишь при учете ее возможно приемлемое решение задачи. Ниже рассматривается определение указанных составляющих изгиба нейтральной оси при больших отношениях М пластически деформируемого элемента. Изгиб вследствие взаимных сдвигов сечений от перерезывающих сил Перерезывающая сила Q создает в сечениях касательные напряжения т и вызывает упруго-пластические деформации сдвига у, являющиеся в общем случае нелинейной функцией касательных напряжений [34,35]. На рис. 1.6 показана диаграмма зависимости т-у при сдвиге. Экспериментальные данные показывают, что при сдвиге модуль упругости G, предел текучести тт и предел прочности тг в пропорциональны значению аналогичных величин при простом растяжении.

В целом диаграммы зависимости напряжений от деформаций при сдвиге и растяжении подобны. Поэтому зависимость х-у аналитически можно аппроксимировать (как и в случае простого растяжения) степенной функцией Кг при сдвиге пропорционален его значению в случае простого растяжения; коэффициент пропорциональности а 0,6-0,7. Взаимный сдвиг поперечных сечений под действием перерезывающей силы приводит к искривлению оси деформируемого элемента. Угол наклона касательной к изогнутой оси равен. относительному сдвигу уц в центре тяжести соответствующего сечения Здесь, как отмечалось, тц представляет касательное напряжение в центре тяжести поперечного сечения.

Среднее значение касательного напряжения от действия силы Q в сечении с площадью F равно rcp=Q/F. При параболическом законе распределения касательных напряжений по высоте сечения, максимальное значение напряжений (в центре тяжести) может быть выражено через среднее где fic — коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения. Тогда дифференциальное уравнение изогнутой вследствие пластических сдвигов оси деформированного элемента имеет вид

Тоже относится к деформациям и напряжениям. Эта теорема устанавливает следующий порядок определения напряжений, деформаций, перемещений и параметров пружинения при разгрузке І.По уравнениям теории пластичности определяют напряжения, деформации и перемещения, которые возникают при наибольшей нагрузке, действующей до начала разгрузки. 2. По уравнениям теории упругости определяют напряжения, деформации и перемещения, которые вызывает нагрузка, равная разности между наибольшей нагрузкой, имевшей место до разгрузки, и нагрузкой, оставшейся после разгрузки. Состояние равновесия, соответствующее этому решению, называется фиктивным. 3. Из напряжений, деформаций и перемещений, найденных при наибольшей нагрузке, вычитают напряжения, деформации, перемещения, соответствующие фиктивному состоянию равновесия. Это и будут напряжения, деформации и перемещения в рассматриваемый момент разгрузки, по которым определяются параметры пружинения. Пластическая деформация приводит к изменению механических свойств материала заготовки (происходит упрочнение материала), что отражается наличием связи между интенсивностью напряжений и интенсивностью деформаций. На практике реальную зависимость с—є аппроксимируют какой либо аналитической функцией. Либо строят, степенную или линейно-степенную функции [34,35,63] на основе выявленных свойств диаграммы упрочнения а—є, либо строят линейную интерполяцию на основе табличных экспериментальных значений [7,8].

При численном решении задач определения НДС детали, под нагрузкой появляется необходимость вычисления определенных интегралов по площади поперечного сечения профиля. Поскольку задача решается численно, то сечение профиля представляют в виде конечного набора прямоугольных материальных полос [7,8,62] постоянной высоты. Такое задание поперечного сечения профиля позволяет применить унифицированный подход к решению задачи определения НДС для профилей различных форм и размеров

Описание подсистемы моделирования ТП деформирования профильной заготовки

Подсистема моделирования ТП деформирования профильной заготовки предназначена для реализации проектной операции расчета положение рабочих частей станка, обеспечивающих получение заданной кривизны детали. Подсистема основана на математической модели, описывающей процессы деформирования заготовки в роликах станка. Состав входящих в подсистему модулей может варьироваться в зависимости от особенностей используемой математической модели.

В состав информационных массивов подсистемы входят: Дискретный набор кривизн по длине детали, определяющий конечный вид изготавливаемой детали (является результатом работы ПС анализа ГМ детали).; Данные, характеризующие механические свойства материала; Данные, описывающие геометрию станка; Данные о геометрических параметрах поперечного сечения заготовки (формируются ПС построения геометрической модели профиля); Для определения переменных геометрических характеристик сечения профиля (значения упругого и пластического моментов инерции), зависящих от достигнутого напряженно-деформированного состояния сечения заготовки в процессе деформирования, в процессе работы ПС осуществляется постоянная связь с ПС построения геометрической модели профиля.

Результат работы ПС сформируем в виде двумерного массива, характеризующего дискретную зависимость положения рабочих органов станка в форме угла поворота изгибающей платформы от текущего значения кривизны детали про прочих неизменных параметрах.

Подсистема предназначена для формирования на основе полученных ранее данных УП для ЧПУ станка, обеспечивающих изготовление детали за один переход. В составе подсистемы выделим следующие функциональные модули: модуль расчета этапов пошагового изготовления детали; модуль перевода численных данных в формат ЧПУ; модуль формирования УП. Полученная на этом этапе управляющая программа для ЧПУ станка является конечным продуктом работы всего программного комплекса.

При проектировании нового оборудования еще на стадии конструктивной проработки необходимо рассмотреть вопрос правильного выбора тех или иных: параметров, настройки или режимов работы и их влияние на готовый продукт. При этом недочеты и ошибки в проектировании могут в последствии сильно исказить: предполагаемую методику работы разрабатываемого оборудования.

При создании математической модели процесса изгиба; профильной заготовки в станке ГМС-1, необходимой для автоматизации изготовления деталей, необходимо определить влияние геометрических параметров -, настройки станка, а также геометрических и физико-механических характеристик заготовки на получаемую кривизну деталей. Перед началом создания: математической модели желательно выяснить, какие из перечисленных выше факторов в большей степени влияют на процесс деформирования с целью уменьшения расчетных погрешностей. В общем случае реальная конструкция имеет бесконечно много особенностей геометрии, свойств материала, внешнего воздействия, которые в той или иной мере влияют на ее поведение. На практике при проведении инженерных расчетов учесть все эти особенности невозможно. Достоверное решение может быть получено путем замены исходного объекта на некоторую физическую модель, обладающую конечным числом идеализированных особенностей из числа тех, которые присущи данной конструкции. Например, принимая для материала физическую модель сплошного и изотропного тела, мы существенно упрощаем математическое описание физико-механических свойств материала в рассчитываемой конструкции. Однако особого расхождения между полученным в результате расчета и действительным напряженно-деформированным состоянием конструкции это упрощение не вносит. Это же касается действующих внешних нагрузок, так, например, если их изменение не вызывает в конструкции значительных инерционных сил, то вполне оправданно предположение о статическом их приложении.

Таким; образом, построение физической модели заключается во введении некоторых допущений относительно свойств материала, внешних воздействий, характера взаимодействия конструкции и нагрузок и т. последующий шаг — построение математической модели объекта, под которой понимается совокупность математических соотношений, описывающих поведение соответствующей физической модели. Замена подобным - образом реального объекта математической моделью позволяет сформулировать задачу его изучения как математическую и воспользоваться для ее решения универсальным математическим аппаратом, который не зависит от конкретной природы объекта

Математическая модель процесса деформирования

При решении поставленной задачи определения кривизны детали; в зависимости; от геометрических характеристик поперечного сечения заготовки и рабочих органов станка, а также от механических свойств. материала заготовки было разработано несколько математических моделей, с разными уровнями формализации объекта, граничными условиями и методами решения. Все построенные математические модели оценивались по двум основным критериям - это точность расчета и время расчетных операций, вследствие чего модель дорабатывалась, либо отбрасывалась как і несостоятельная. В итоге на сегодняшний день имеется две математических моделей, основным отличием которых является то, что в одной модели учтен эффект влияния смещения точек контакта заготовки с изгибающими ролика на получаемую кривизну детали, а в другой - нет. Следует отметить, что при изготовлении деталей малой кривизны (именно для такой группы деталей разработан станок ГМС-1) влияние данного эффекта вносит незначительное изменение расчетной кривизны детали от получаемой в виду малых значений углов смещения точек контакта и, погрешность в этом случае является: незначительной и лежит в пределах допустимых технологических, погрешностей. Однако если подобная схема деформирования себя оправдает, и в будущем будет вестись: доработка станка (или выпуск нового оборудования с аналогичной схемой изгиба) в сторону увеличения кривизн изготавливаемых деталей, что значительно увеличит номенклатуру деталей, изготавливаемых на данном станке, то для обеспечения требуемой точности расчета учет эффекта влияния смещения точек контакта на: получаемую кривизну изготавливаемой детали будет необходим. В связи с этим ниже дано описание обеих расчетных математических моделей процесса деформирования профильных заготовок таврового и уголкового сечений в роликовом профилегибочном станке ГМС-1.

Исходя из задачи диссертации необходимо определить угол поворота платформы станка с расположенными на ней деформирующими роликами у для получения некоторой кривизны х детали с известными характеристиками геометрии поперечного сечения используемого профиля, механическими свойствами заготовки и известной геометрией рабочих органов станка в виде зависимости у = fix).

Как известно, при пластической деформации процесс; формообразования сопровождается упругим восстановлением материала после разгрузки (пружинением) [23; 27, 28, 29]. Поэтому расчет параметров настройки гибочного механизма станка следует производить на кривизну %, большую по сравнению с заданной кривизной х на величину уменьшения последней вследствие пружинения. Воспользовавшись теоремой Ильюшина о разгрузке, для определения кривизны х будем использовать зависимость (3.4).

В общем случае задача сводится к построению линии упруго-пластического деформирования заготовки в роликовом механизме станка. Для решения поставленной задачи об определении параметров настройки станка, обеспечивающих получение требуемой кривизны детали выделим зоны нагружения и разгрузки.

Для определения рабочего угла поворота платформы рассмотрим поведение заготовки в зоне нагружения. Действие отбрасываемой части заготовки на рассматриваемую компенсируем, силой и изгибающим моментом в точке разрыва. Действие на заготовку со стороны подающих роликов заменим перерезывающей следящей силой Р и: изгибающим моментом М. Теперь если; заменить поворот платформы с изгибающими роликами на поворот подающих роликов относительно центра платформы при: фиксированном положении изгибающих роликов, то мы получим расчетную схему деформирования заготовки в зоне нагружения (рис. 3.7).

Длина заготовки в зоне нагружения значительно превосходит ее высоту, поэтому влиянием сдвиговых деформаций ввиду их малости в рассматриваемой зоне пренебрегаем

Описание системы автоматизированного программирования станка ГМС

Система автоматизированного программирования (САП) станка ГМС-1 предназначена t для реализации проектной операции: составления; управляющей программы (УП) для изготовления детали на данном станке и выполнена в виде отдельной программы. Функционально САП разделена на два отдельных модуля - основной модуль составления УП для ЧПУ станка и модуль корректировки имеющейся УП с учетом поправочных коэффициентов. Помимо этого для каждого модуля можно выделить две независимо работающие подпрограммы [13,35]: процессор и постпроцессор. Программа-процессор предназначена для выполнения расчетов движения рабочих органов станка в процессе деформирования заготовки. Результат работы; процессора формируется в виде массивов координат движения рабочих органов станка, обеспечивающих правильное изготовление детали.

Программа-постпроцессор выполняет чтение массивов с координатами движения рабочих органов станка и выполняет непосредственное формирование УП; на языке ЧПУ. Внутренняя реализация постпроцессора ориентирована на конкретное сочетание «система управления - станок», для w станка ГМС-1 - это система управления "АТАКА" с индексом стойки НЗЗ. В составе программы-процессора выделим следующие функциональные блоки: блок ввода исходных данных; блок предварительных расчетов; блок расчета координат движения рабочих частей станка; блок формирования массивов данных; модуль интерфейса пользователя. Структурная схема ПО программы-процессора САП приведена на рис. 4.1. В составе программы-постпроцессора выделим следующие функциональные блоки: блок ввода исходных данных; блок проверки корректности перемещений; блок формирования УП на языке ЧПУ; блок интерфейса пользователя; Структурная схема ПО программы-постпроцессора приведена на рис. 4.2.

Как отмечалось ранее передача данных между модулем подготовки данных на основе AutoCAD и основным расчетным модулем производится с применением текстового файла определенной структуры. Программа основного модуля, проводя считывание данных из файла, формирует массив радиусов кривизн R[N], массив значений малок M[N] и массив положения каждой точки профиля относительно его начала L[N] для всего количества точек N. Помимо этого считывается номер детали. Полученная информация является исходной для всего последующего расчета.

Исходя из того, что кривизна профиля может быть как положительной так и отрицательной (в зависимости от направления деформирования профиля для случая получения знакопеременной кривизны) определяется значение максимальной кривизны (минимального радиуса) профиля по абсолютному значению. Полученное значение сохраняется в памяти в виде именованной переменной и необходимо для прерывания процесса расчета зависимости остаточной кривизны профиля от угла поворота изгибающей платформы

Из-за особенностей применяемой математической модели, невозможно реализовать прямой расчет, при котором по известной кривизне и других заданных параметрах можно было бы получить угол поворота изгибающей платформы. На данном этапе реализован обратный расчет:- по заданному углу поворота платформы рассчитывается остаточная: кривизна профиля. Поэтому для получения управляющей программы к ЧПУ станка необходимо построить зависимость получаемой остаточной кривизны профиля от угла поворота изгибающей платформы при известных входящих параметрах. Данная зависимость составляется в виде двумерного массива, в котором один столбец занимают значения углов поворота платформы, а другой - величины остаточных кривизн, получаемые при соответствующей степени деформации (рис 4.3). Для получения данной зависимости используется функция, построенная на основе математической модели процесса деформирования; профильной заготовки в рассматриваемом роликовом станке, полученной на более ранних этапах исследования. Расчет ведется от угла выбора люфта ро с заданной дискретностью (в конечной программе используется интервал 0,2 градуса). Полученное значение остаточной кривизны, сравнивается максимальным значением кривизны профиля. В случае выполнения условия, когда полученное при расчете значение остаточной кривизны станет больше максимальной кривизны профиля k; lw (при использовании значений радиусов Ri Rmin)» расчет прерывается, что позволяет не тратить машинное время на расчет заведомо ненужных величин. В случае если; такого прерывания не произойдет, а расчетный угол поворота платформы выйдет за некоторое максимальное значение, заданное техническим заданием (т.е при максимально возможной на данном оборудовании степени деформации не получается требуемая конструкцией детали кривизна), программа выдаст сообщение о невозможности изготовления данной детали на используемом оборудовании

Похожие диссертации на Разработка программного комплекса для расчета процессов формоизменения профилей на роликовых профилегибочных станках с ЧПУ